連続変位クラスター変分法による金属ガラス形成系の微視構造の研求

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金属ガラスの微視構造は結晶格子とは異なり、非周期的な原子の変位によって記述される。これをシミュレートする為に、連続変位クラスター変分法を用いてプログラムコードの開発を行い、原子間にレナードジョンズポテンシャルを仮定した二次元正方格子系を対象に計算を行った。母格子の格子点からの変位分布がほぼGaussian分布をしていること、原子サイズの差が大きくなるにつれて、分布がより散漫になることを確認した。さらに、自由エネルギーを格子定数の関数として算出し、この極小値から平衡格子定数を求め、温度依存性から熱膨張係数を導出したが、温度と共に熱膨張係数の増大を示すなど、計算結果は妥当なものであった。次に、Fe-Ni系の電子状態計算から得られた原子間ポテンシャルを代入して第一原理計算を行い、熱膨張係数に関する計算結果をDebye-Gruneisenモデルのそれと比較した。計算結果はオーダーも傾向も一致した。さらに、一次変態を記述する自由エネルギーを均一系の自由エネルギーとしてPhase Field法の計算を行った。昨年度までの研究で導出したGeneral Phase Diagramを参照にしてガラス転移温度よりも高温状態から冷却し、ある温度に保持したときのガラス核の生成の空間分布、およびその時間発展過程について考察を行った。これらの計算より、クラスター変分法、連続変位クラスター変分法、経路確率法、Phase Field法を統合した計算が、ガラス転移の熱力学・動力学に対して、self consistentな結果を提供することを確認した。